一种液态金属打印机及印制电路的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种液态金属打印机及印制电路的制备方法，打印机包括：连续的第一工作面和第二工作面；在所述第一工作面上方区域进行独立作业的打印机构、修补机构、贴片机构和焊接机构，以及在所述第二工作面上方区域进行作业的封装机构；还包括：基材移动机构和图像采集机构。本发明专利技术的液态金属打印机不仅解决了液态金属线路缺陷自动化修补的问题，还实现了从空白的印制基材到对贴片元件和液态金属线路进行封装后的印制电路的一体化自动制备。

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属打印机及印制电路的制作方法
本专利技术属于液态金属打印
，尤其涉及一种液态金属打印机及印制电路的制作方法。
技术介绍
液态金属打印机提供了一种新型的电子电路增材制造方法，但液态金属由于其材料的特性，以及目前硬件设备及设备软件成熟度不高，所形成的液态金属线路或多或少会出现各种线路缺陷，如由于液态金属缩线导致的线路中空、窄边、中断、以及液态金属溢出等线路缺陷问题，现有技术中都是打印机完成打印后，通过人工检查的方式对液态金属线路的质量进行判断，如果存在上述缺陷则进行人工修补，不利于印制电路的自动化一体成型。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一个目的是提出一种液态金属打印机,以解决现有技术中印制电路无法一体化制备的问题。在一些说明性实施例中，所述液态金属打印机，包括：连续的第一工作面和第二工作面；在所述第一工作面上方区域进行独立作业的打印机构、修补机构、贴片机构和焊接机构，以及在所述第二工作面上方区域进行作业的封装机构；以及基材移动机构和图像采集机构。在一些可选地实施例中，所述液态金属打印机，还包括：横跨在所述第一工作面上方、沿Y轴方向移动的第一导轨横梁和第二导轨横梁、以及横跨在所述第二工作面上方、沿Y轴方向移动的第三导轨横梁；所述打印机构和所述修补机构装配在所述第一导轨横梁上，且沿所述第一导轨横梁在X轴方向移动；所述贴片机构和所述焊接机构装配在所述第二导轨横梁上，且沿所述第二导轨横梁在X轴方向移动；所述基材移动机构，包括：安装在所述第一导轨横梁和第二导轨横梁下方的转轮，用于接触印制基材防止印制基材跑偏，以及通过转动带动印制基材沿Y轴方向移动。在一些可选地实施例中，所述液态金属打印机，还包括：机架，所述第一导轨横梁、第二导轨横梁和第三导轨横梁装配在所述机架上。在一些可选地实施例中，所述第一工作面为透光硬质材料；所述图像采集机构，包括：位于第一工作面下方设置有条形灯带，用于向上方提供光源；以及位于所述第一导轨横梁和所述第二导轨横梁的上方设置的投影图形识别系统，与所述第一工作面在竖直方向上相对，用于通过光源照射印制基材形成的投影识别实际打印图像。在一些可选地实施例中，所述打印机构采用液态金属直写式打印头，用于绘制液态金属线路，以及对由于缺少液态金属导致的线路缺陷进行填补。在一些可选地实施例中，绘制液态金属线路可采用图案成型方法，包括：通过在工作表面上依次绘制至少2条液态金属线形成熔融态的金属图案；其中，至少2条所述液态金属线在绘制时沿线宽方向相互搭接。在一些可选地实施例中，所述至少2条所述液态金属线在绘制时沿线宽方向相互搭接，具体包括：根据绘制的先后顺序，所述液态金属线沿线宽方向逐条依次搭接。在一些可选地实施例中，沿线宽方向搭接重叠的范围超过单笔线宽的20％，和/或沿线宽方向搭接重叠的范围不超过单笔线宽的80％，和/或沿线宽方向搭接重叠的范围为单笔线宽的45％-60％。在一些可选地实施例中，绘制液态金属线路可采用打印方法，包括：根据目标图案生成待执行的直写打印轨迹；执行所述直写打印轨迹形成熔融态的金属图案；其中，所述直写打印轨迹中包括至少一个指示通过描绘多条液态金属线形成单元图形的填充轨迹，所述填充轨迹中的偏移步长不超过单笔线宽。在一些可选地实施例中，所述填充轨迹中的偏移步长为单笔线宽的40％-55％。在一些可选地实施例中，所述目标图案包括至少2个连续的单元图形；所述根据目标图案生成待执行的直写打印轨迹的过程中，包括：通过在单笔线宽的40％-55％的范围内调整所述偏移步长，使在先绘制的单元图形的直写结束点与在后绘制的单元图形的直写开始点连续。在一些可选地实施例中，所述直写打印轨迹指示所述金属图案一笔成型或多笔成型。在一些可选地实施例中，对线路缺陷进行填补，具体包括：扫描目标图案，获取所述目标图案中液态金属线路的线路缺陷；判定出所述线路缺陷的缺陷类型，根据所述缺陷类型选择相应的修补策略对所述线路缺陷进行液态金属添补或擦除。在一些可选地实施例中，所述线路缺陷，包括：线路断点和/或线路不完整；所述根据所述缺陷类型选择相应的修补策略对所述线路缺陷进行液态金属添补或擦除，具体包括：确定所述线路缺陷所在的液态金属线段、以及所述线路缺陷的起始点与末尾点，将液态金属添补在所述液态金属线段上介于所述起始点与末尾点之间的区域。在一些可选地实施例中，在所述扫描目标图案之前，还包括：利用液态金属直写打印技术制备所述目标电路，该过程中包括：通过多次往复迂回的方式绘制液态金属线段，每次迂回打印前打印头向指定方向偏移一定偏移步长，所述偏移步长小于所述打印头的单笔线宽；所述将液态金属添补在所述液态金属线段上介于所述起始点与末尾点之间的区域，具体包括：采用所述液态金属直写打印技术，将液态金属添补在所述液态金属线段上介于所述起始点与末尾点之间的区域。在一些可选地实施例中，所述修补机构采用连通酒精的纤维擦头，用于对液态金属线路中出现的线路溢出缺陷进行擦除。在一些可选地实施例中，所述修补机构，包括：纤维擦头、装有擦拭剂的容器和电控升降机构；所述纤维擦头的底部用于擦除位于基材表面上的目标液态金属，另一部分与所述容器内的擦拭剂接触，通过渗透作用保持所述纤维擦头带有所述擦拭剂；所述电控升降机构，与所述纤维擦头配合连接，用于带动所述纤维擦头的底部接触/离开所述基材表面。在一些可选地实施例中，所述贴片机构采用负压的方式吸附贴片元件，并在贴片元件的底部中心进行点胶，再将所述贴片元件贴附在印制基材上的指定位置。在一些可选地实施例中，所述贴片机构，包括：与第一活动机构联动的管型贴片枪，用于通过底部吸嘴吸附贴片元件，以及通过所述第一活动机构将所述贴片元件移动至不同高度的工作面；与第二活动机构联动的元件盒，其内放置有一个或多个贴片元件，用于通过所述第二活动机构将其内的贴片元件移动至所述管型贴片枪吸嘴的正下方；与第三活动机构联动的点胶头，所述点胶头的出胶嘴朝上，用于通过所述第三活动机构移动至所述贴片元件的正下方，以及通过其出胶嘴在所述贴片元件的底面进行点胶。在一些可选地实施例中，所述焊接机构用于在印制基材表面上挤出焊料，并将焊料推挤塑型为斜坡状包覆贴片元件的引脚与液态金属线路的接触位置；其中，所述焊料采用常温下呈粘稠状的金属混合物。在一些可选地实施例中，所述焊接机构，包括：沿竖直方向移动的挤塑机构，用于向位于其正下方的基材表面上挤出单位质量的焊料；其中，所述焊料为常温下呈粘稠状的金属混合物；沿竖直方向和水平方向移动的塑型笔，用于推动挤出在基材表面上的焊料，并使所述焊料以一定的形状包绕贴片元件的引脚与位于基材表面上的液态金属线路之间的连接点。在一些可选地实施例中，所述第二工作面为具有一定深度、与印制基材形状对应的槽状结构；所述封装机构采用双组份柔性或硬质胶体。本专利技术的另一个目的在于提出一种印制电路的制备方法，应用于上述任一项所述的液态金属打印机，包括：步骤a、将空白的印制基材送入第一工作面；步骤b、在所述印制基材上打印液态金属，形成液态金属印制线路；步骤c、对所述印制基材上形成的所述液态金属印制线路进行质检；其中，质检合格进入步骤e，否则进入步骤d；步骤d、针对所述液态金属印制线路中存在的线路缺陷进行相应修补；进入步骤c；步骤e、调取电子元件贴附在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态金属打印机，其特征在于，包括：连续的第一工作面和第二工作面；在所述第一工作面上方区域进行独立作业的打印机构、修补机构、贴片机构和焊接机构，以及在所述第二工作面上方区域进行作业的封装机构；以及基材移动机构和图像采集机构。

【技术特征摘要】
1.一种液态金属打印机，其特征在于，包括：连续的第一工作面和第二工作面；在所述第一工作面上方区域进行独立作业的打印机构、修补机构、贴片机构和焊接机构，以及在所述第二工作面上方区域进行作业的封装机构；以及基材移动机构和图像采集机构。2.根据权利要求1所述的液态金属打印机，其特征在于，还包括：横跨在所述第一工作面上方、沿Y轴方向移动的第一导轨横梁和第二导轨横梁、以及横跨在所述第二工作面上方、沿Y轴方向移动的第三导轨横梁；所述打印机构和所述修补机构装配在所述第一导轨横梁上，且沿所述第一导轨横梁在X轴方向移动；所述贴片机构和所述焊接机构装配在所述第二导轨横梁上，且沿所述第二导轨横梁在X轴方向移动；所述基材移动机构，包括：安装在所述第一导轨横梁和第二导轨横梁下方的转轮，用于接触印制基材防止印制基材跑偏，以及通过转动带动印制基材沿Y轴方向移动。3.根据权利要求2所述的液态金属打印机，其特征在于，还包括：机架，所述第一导轨横梁、第二导轨横梁和第三导轨横梁装配在所述机架上。4.根据权利要求3所述的液态金属打印机，其特征在于，所述第一工作面为透光硬质材料；所述图像采集机构，包括：位于第一工作面下方设置有条形灯带，用于向上方提供光源；以及位于所述第一导轨横梁和所述第二导轨横梁的上方设置的投影图形识别系统，与所述第一工作面在竖直方向上相对，用于通过光源照射印制基材形成的投影识别实际打印图像。5.根据权利要求2所述的液态金属打印机，其特征在于，所述打印机构采用液态金属直写式打印头，用于绘制液态金属线路，以及对由于缺少液态金属导致的线路缺陷进行填补。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：严启臻，
申请(专利权)人：北京梦之墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11